소방설비산업기사(전기) 소화설비의 작동원리 및 점검 — 물의 성질과 흡수열

물분무소화설비는 물을 미세한 입자로 뿌린다. 입자가 기화하면서 열을 빼앗는 냉각효과와, 생긴 수증기가 산소를 밀어내는 질식효과를 함께 낸다. 두 효과가 주된 작용이며 연쇄반응 차단은 여기에 들지 않는다.

물이 소화약제로 널리 쓰이는 이유는 성질과 값에 있다. 기화잠열이 커서 같은 양으로 많은 열을 빼앗고, 값이 싸며, 대량으로 구하기 쉽다. 다만 모든 화재에 쓸 수 있다는 것은 장점이 아니다. 금속 화재와 유류, 전기화재에는 조건이 붙거나 쓸 수 없다.

제3류 위험물인 나트륨 화재는 물을 만나면 수소를 내며 폭발 위험이 커진다. 이산화탄소 속에서도 타고 할론과도 반응하므로 가스계 약제도 맞지 않는다. 공기를 막는 건조사로 덮는 것이 원칙이다.

중질유 화재에 물을 안개처럼 뿌리면 수증기가 유면을 덮어 산소를 끊는다. 물방울이 곧장 떨어지는 것이 아니라 증기층이 막을 만드는 점이 질식소화의 실제 예가 된다.

물이 흡수한 열량은 세 단계로 나누어 더한다. 물을 끓는점까지 데우는 현열, 물이 수증기로 변할 때 드는 기화잠열, 수증기를 더 뜨겁게 만드는 과열 현열이다. 식으로 쓰면 물의 질량에 비열과 온도 차이를 곱하고, 여기에 질량과 기화잠열을 곱한 값을 더한 뒤, 다시 질량과 수증기 비열과 온도 차이를 곱한 값을 더한다.

예를 들어 18℃의 물 600kg을 모두 250℃ 수증기로 만들었다면 물을 100℃까지 데우는 데 600 × 1 × 82 = 49,200kcal, 기화에 600 × 539 = 323,400kcal, 수증기를 100℃에서 250℃까지 올리는 데 600 × 0.6 × 150 = 54,000kcal가 든다. 셋을 더하면 426,600kcal다. 단위를 kcal로 맞추지 않고 cal로 계산하면 1,000배 차이가 나므로 문제의 단위를 먼저 확인한다.

소화 방법의 뼈대는 네 원리 그대로다. 온도를 낮추면 냉각, 산소를 줄이면 질식, 가연물을 치우면 제거, 연쇄반응을 끊으면 억제다. 열원을 계속 공급하는 행동은 소화가 아니라 연소를 돕는 일이다.